高校校园网IPv4向IPv6过渡方案设计——以郑州师范学院校园网为例
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境下部署Ｉｖ 网络 ，充分研究Ｉｖ 向Ｉｖ 网络过渡机制 Ｐ６ Ｐ４ Ｐ６ 是必需 的，在今后一段时间内，国内校园网Ｉｖ Ｐ ４向Ｉｖ Ｐ６ 改造也是必然趋势。
备要淘 汰弃用 ，投资过大 ，并有不 同程度的设备资源浪
费 。所 以这种模式 只适含新建 的网络 ，并不适合所有 的 情况。
网络地址／ 协议转换 （ Ａ －Ｔ 技术 的优点是不需要 Ｎ ＴＰ ） 进行Ｉｖ 、Ｉｖ 节点 的升级改造 ；缺点是Ｉｖ 节点访 问 Ｐ４ Ｐ６ Ｐ４ Ｉｖ 节点的实现方法复杂 ，网络设备进行协议转换 、网 Ｐ６
！亘
塞 ≥＞ 壁 ＞
性改造 ，让其适应 日 益增长 的Ｉｖ应 用要求 。在西校区 Ｐ６ 新增若干双栈设备 ，要求核心层和汇聚层选用双栈交换
３ ４
信息系统工程 Ｉ２ １． ． ０１２ ０ １２
墨墨
实现 了Ｉ ｖ 主机 和纯 Ｉｖ 主机 的大部 分应用 的相互通 Ｐ６ Ｐ４ 信。ＮＡ －Ｔ ＴＰ 通过Ｉｖ 和Ｉｖ 数据报之间报头和语 义的翻 Ｐ４ Ｐ６ 译为Ｉｖ 节点与Ｉｖ 节点之 间的通信提供透 明的路由。 Ｐ６ Ｐ４
网络地址／ 协议转换（ ＴＰ ） 常用 的协议转换 ＮＡ －Ｔ 是最 技术 ，它通过 Ｓｌ 协议转换技术 和Ｉｖ 网络 中的动态地 Ｉ Ｔ Ｐ４ 址 翻译（ Ｔ 技术适 当地 与应用层 网关（ Ｇ 相结合 ， ＮＡ ） ＡＬ ）
近的网络层协议 ，所 以可以在一台主机上 同时支持Ｉｖ Ｐ４
协议和Ｉｖ 协议 ，该主机既能与支持Ｉｖ 协议 的主机通 Ｐ６ Ｐ４
２３ ．网络地址／ 协议转换（ Ｔ－ Ｔ 技术 ＮＡ Ｐ ）
２１ ． 双协议栈 技术 双协议栈是指在单个节点 同时支持Ｉｖ 和Ｉｖ 两种 Ｐ４ Ｐ６ 协议栈 。双协议栈主机 的协议结 构如表 １ 示 。Ｉｖ 和 所 Ｐ６ Ｉｖ 都基 于相 同的物理平 台 ，而且加载于其上 的传输层 Ｐ４
协议Ｔ Ｐ Ｄ 也没有区别 ，由于Ｉｖ 和Ｉｖ 是功能相 Ｃ 和Ｕ Ｐ Ｐ６ Ｐ４
的时代成为历史 ，Ｉｖ Ｐ ４向Ｉ ｖ 网络过 渡已经成为大势 Ｐ６
所趋 。基 于Ｉｖ 的下一代互联网技术经过多年的研 究和 Ｐ６
实验 ，逐渐成为一种成熟的网络技术。 国内下一代互联
网工程的最大核心 网和 唯一学术 网 （ Ｅ Ｎ Ｔ 采用 Ｃ Ｒ Ｒ ２）
纯属Ｉｖ 技术架构 ，为全 国高校和科研机构提供高速的 Ｐ６ Ｉｖ 接人服务 。目前 ，郑州师范学院和很多高校一样 ， Ｐ６
络环境里实现与Ｉｖ 网络 的相互操作及平滑过渡问题。 Ｐ６
在 国内各 高校校 园网建设 中 ，应用最 广泛最 成熟 的技
术包括双协议栈 技术 、隧道技术 和网络地址／ 协议转换
（ Ａ －Ｔ技术。 Ｎ ＴＰ ）
隧道模式优点是 隧道技术只要求在隧道的人 口和 出 口处进行修改 ，原有 网络拓扑和路 由几乎无需调整 ，客 户端只要简单设置即可访 问全球Ｉｖ 资源。缺点是隧道 Ｐ６ 技术不能实现Ｉｖ 主机和Ｉｖ 主机 的直接通信 。 Ｐ４ Ｐ６
２２ ．隧道技术
二 、校 园网Ｉｖ ￣ １ｖ 共存 的过渡 技术 Ｐ４ Ｉ ６ １ Ｐ
Ｉｖ 和Ｉｖ 共存 的过渡技术嵌套在另一种Ｉ协议 Ｐ Ｐ
中传递 。在隧道的入 口处 ，路 由器将Ｉｖ 的数据报封装 Ｐ６
入Ｉｖ 中，Ｉｖ 数据报 的源地址 和 目的地址分别是隧道 Ｐ４ Ｐ４ 入 口和出 口的Ｉｖ 地址 。在隧道 的出 口处再将Ｉｖ 数据 Ｐ４ Ｐ６ 报取 出转发给 目的站点。
《
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统实践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
高校校 园网Ｉｖ 向Ｉｖ 过渡 方案设计 Ｐ４ Ｐ６
以郑州师范学院校 园网为例
◆ 孟庆伟
摘 要 ：针 对Ｉｖ 基 础上互联 网地址 的枯竭 问题 ，Ｉ ｖ 网络替 代 Ｐ４ Ｐ６ Ｉｖ ￣络势在必行 。提 出Ｉｖ Ｐ４ Ｐ ４与Ｉｖ 共存 以及Ｉｖ Ｐ６ Ｐ ４向Ｉｖ 过渡 的校 园 Ｐ６ 网构建方法。阐述 了Ｉｖ 向Ｉｖ 过渡的三种主要技术 ，结合郑 州师 范 Ｐ４ Ｐ ６ 学院校 园网实际情况 ，设计 出部署Ｉｖ 校 园网的 实现方案 。 Ｐ６ 关键词 ：校 园网；Ｉｖ ／ ｖ ；过渡 Ｐ ４Ｉ ６ Ｐ
刘
婷
一
、
引言
信 ，又能与支持Ｉｖ 协议的主机通信 。 Ｐ６
表１ 双协议栈主机的协议结构
应 用程 序 Ｔ Ｐ Ｕ Ｐ协议 Ｃ／Ｄ Ｉｖ Ｐ ６协 议 物 理 网络 Ｉｖ Ｐ ４协议
互联 网数字分配机构 （Ａ ＩＮＡ）于２ １年２ ０ １ 月初将最 后可用 的Ｉｖ 地址分配殆尽 ，标示着全新Ｉｖ 地址 分配 Ｐ４ Ｐ４
校 园网的教学及 应用都是 基于Ｉ ｖ 协议 的 ，很多路 由 Ｐ４
从 技术角度 来讲 双栈模式 是最理 想 的方案 ，不必
为不 同类 型 的用 户单独部 署 网络 配置 ，开 销小 ，管理 简单。但双栈模式也有缺点 ：原有适合 于Ｉｖ 的网络设 Ｐ４
器 、终 端设备等都不支持Ｉｖ 协议 。在 当前Ｉｖ 网络环 Ｐ６ Ｐ４
机 ，接入层可用现有 的二层 交换机 。 对 于双栈终端 ， Ｉｖ 网关和Ｉｖ 网关均部署 在汇聚三层交换机上 。校 园 Ｐ４ Ｐ６ 网内所有三层设备 由于均是双栈设备 ，既可运行Ｉｖ 路 Ｐ４
由协议也运行１ｖ 路 由协议 。Ｉｖ 协议 和Ｉｖ 协议使用 Ｐ６ Ｐ４ Ｐ６ 协议转换机制实现纯Ｉｖ 节点和Ｉｖ 节点进行通信。 Ｐ４ Ｐ６ 改造 后 的校园 网通 信情况 可分为 以下几种 情况 ： 在 汇聚层 和核心层 交换机上 开启双栈 ，对于校 园 网内 部Ｉｖ 主机之间通信 ，通过Ｉｖ 协议栈 ；对于校 园网内 Ｐ４ Ｐ４ 部Ｉｖ 主机之间通信 ，通过Ｉｖ 协议栈 。对于校 园网内 Ｐ６ Ｐ６ 部Ｉｖ 与Ｉｖ 主机之间通信 ，可在汇聚层交换机上运用 Ｐ４ Ｐ６
备要淘 汰弃用 ，投资过大 ，并有不 同程度的设备资源浪
费 。所 以这种模式 只适含新建 的网络 ，并不适合所有 的 情况。
网络地址／ 协议转换 （ Ａ －Ｔ 技术 的优点是不需要 Ｎ ＴＰ ） 进行Ｉｖ 、Ｉｖ 节点 的升级改造 ；缺点是Ｉｖ 节点访 问 Ｐ４ Ｐ６ Ｐ４ Ｉｖ 节点的实现方法复杂 ，网络设备进行协议转换 、网 Ｐ６
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性改造 ，让其适应 日 益增长 的Ｉｖ应 用要求 。在西校区 Ｐ６ 新增若干双栈设备 ，要求核心层和汇聚层选用双栈交换
３ ４
信息系统工程 Ｉ２ １． ． ０１２ ０ １２
墨墨
实现 了Ｉ ｖ 主机 和纯 Ｉｖ 主机 的大部 分应用 的相互通 Ｐ６ Ｐ４ 信。ＮＡ －Ｔ ＴＰ 通过Ｉｖ 和Ｉｖ 数据报之间报头和语 义的翻 Ｐ４ Ｐ６ 译为Ｉｖ 节点与Ｉｖ 节点之 间的通信提供透 明的路由。 Ｐ６ Ｐ４
网络地址／ 协议转换（ ＴＰ ） 常用 的协议转换 ＮＡ －Ｔ 是最 技术 ，它通过 Ｓｌ 协议转换技术 和Ｉｖ 网络 中的动态地 Ｉ Ｔ Ｐ４ 址 翻译（ Ｔ 技术适 当地 与应用层 网关（ Ｇ 相结合 ， ＮＡ ） ＡＬ ）
近的网络层协议 ，所 以可以在一台主机上 同时支持Ｉｖ Ｐ４
协议和Ｉｖ 协议 ，该主机既能与支持Ｉｖ 协议 的主机通 Ｐ６ Ｐ４
２３ ．网络地址／ 协议转换（ Ｔ－ Ｔ 技术 ＮＡ Ｐ ）
２１ ． 双协议栈 技术 双协议栈是指在单个节点 同时支持Ｉｖ 和Ｉｖ 两种 Ｐ４ Ｐ６ 协议栈 。双协议栈主机 的协议结 构如表 １ 示 。Ｉｖ 和 所 Ｐ６ Ｉｖ 都基 于相 同的物理平 台 ，而且加载于其上 的传输层 Ｐ４
协议Ｔ Ｐ Ｄ 也没有区别 ，由于Ｉｖ 和Ｉｖ 是功能相 Ｃ 和Ｕ Ｐ Ｐ６ Ｐ４
的时代成为历史 ，Ｉｖ Ｐ ４向Ｉ ｖ 网络过 渡已经成为大势 Ｐ６
所趋 。基 于Ｉｖ 的下一代互联网技术经过多年的研 究和 Ｐ６
实验 ，逐渐成为一种成熟的网络技术。 国内下一代互联
网工程的最大核心 网和 唯一学术 网 （ Ｅ Ｎ Ｔ 采用 Ｃ Ｒ Ｒ ２）
纯属Ｉｖ 技术架构 ，为全 国高校和科研机构提供高速的 Ｐ６ Ｉｖ 接人服务 。目前 ，郑州师范学院和很多高校一样 ， Ｐ６
络环境里实现与Ｉｖ 网络 的相互操作及平滑过渡问题。 Ｐ６
在 国内各 高校校 园网建设 中 ，应用最 广泛最 成熟 的技
术包括双协议栈 技术 、隧道技术 和网络地址／ 协议转换
（ Ａ －Ｔ技术。 Ｎ ＴＰ ）
隧道模式优点是 隧道技术只要求在隧道的人 口和 出 口处进行修改 ，原有 网络拓扑和路 由几乎无需调整 ，客 户端只要简单设置即可访 问全球Ｉｖ 资源。缺点是隧道 Ｐ６ 技术不能实现Ｉｖ 主机和Ｉｖ 主机 的直接通信 。 Ｐ４ Ｐ６
２２ ．隧道技术
二 、校 园网Ｉｖ ￣ １ｖ 共存 的过渡 技术 Ｐ４ Ｉ ６ １ Ｐ
Ｉｖ 和Ｉｖ 共存 的过渡技术嵌套在另一种Ｉ协议 Ｐ Ｐ
中传递 。在隧道的入 口处 ，路 由器将Ｉｖ 的数据报封装 Ｐ６
入Ｉｖ 中，Ｉｖ 数据报 的源地址 和 目的地址分别是隧道 Ｐ４ Ｐ４ 入 口和出 口的Ｉｖ 地址 。在隧道 的出 口处再将Ｉｖ 数据 Ｐ４ Ｐ６ 报取 出转发给 目的站点。
《
Ｓ Ｒ Ｃ Ｉ Ｅ 系统实践 ＹＳ Ｐ Ａ Ｔ Ｃ
高校校 园网Ｉｖ 向Ｉｖ 过渡 方案设计 Ｐ４ Ｐ６
以郑州师范学院校 园网为例
◆ 孟庆伟
摘 要 ：针 对Ｉｖ 基 础上互联 网地址 的枯竭 问题 ，Ｉ ｖ 网络替 代 Ｐ４ Ｐ６ Ｉｖ ￣络势在必行 。提 出Ｉｖ Ｐ４ Ｐ ４与Ｉｖ 共存 以及Ｉｖ Ｐ６ Ｐ ４向Ｉｖ 过渡 的校 园 Ｐ６ 网构建方法。阐述 了Ｉｖ 向Ｉｖ 过渡的三种主要技术 ，结合郑 州师 范 Ｐ４ Ｐ ６ 学院校 园网实际情况 ，设计 出部署Ｉｖ 校 园网的 实现方案 。 Ｐ６ 关键词 ：校 园网；Ｉｖ ／ ｖ ；过渡 Ｐ ４Ｉ ６ Ｐ
刘
婷
一
、
引言
信 ，又能与支持Ｉｖ 协议的主机通信 。 Ｐ６
表１ 双协议栈主机的协议结构
应 用程 序 Ｔ Ｐ Ｕ Ｐ协议 Ｃ／Ｄ Ｉｖ Ｐ ６协 议 物 理 网络 Ｉｖ Ｐ ４协议
互联 网数字分配机构 （Ａ ＩＮＡ）于２ １年２ ０ １ 月初将最 后可用 的Ｉｖ 地址分配殆尽 ，标示着全新Ｉｖ 地址 分配 Ｐ４ Ｐ４
校 园网的教学及 应用都是 基于Ｉ ｖ 协议 的 ，很多路 由 Ｐ４
从 技术角度 来讲 双栈模式 是最理 想 的方案 ，不必
为不 同类 型 的用 户单独部 署 网络 配置 ，开 销小 ，管理 简单。但双栈模式也有缺点 ：原有适合 于Ｉｖ 的网络设 Ｐ４
器 、终 端设备等都不支持Ｉｖ 协议 。在 当前Ｉｖ 网络环 Ｐ６ Ｐ４
机 ，接入层可用现有 的二层 交换机 。 对 于双栈终端 ， Ｉｖ 网关和Ｉｖ 网关均部署 在汇聚三层交换机上 。校 园 Ｐ４ Ｐ６ 网内所有三层设备 由于均是双栈设备 ，既可运行Ｉｖ 路 Ｐ４
由协议也运行１ｖ 路 由协议 。Ｉｖ 协议 和Ｉｖ 协议使用 Ｐ６ Ｐ４ Ｐ６ 协议转换机制实现纯Ｉｖ 节点和Ｉｖ 节点进行通信。 Ｐ４ Ｐ６ 改造 后 的校园 网通 信情况 可分为 以下几种 情况 ： 在 汇聚层 和核心层 交换机上 开启双栈 ，对于校 园 网内 部Ｉｖ 主机之间通信 ，通过Ｉｖ 协议栈 ；对于校 园网内 Ｐ４ Ｐ４ 部Ｉｖ 主机之间通信 ，通过Ｉｖ 协议栈 。对于校 园网内 Ｐ６ Ｐ６ 部Ｉｖ 与Ｉｖ 主机之间通信 ，可在汇聚层交换机上运用 Ｐ４ Ｐ６